给排水-第_10章原子光谱法ppt课件

1、*第十章 原子吸收光谱10.1 原子吸收光谱法原理及运用10.2 原子发射光谱法原理及运用. 原子光谱的产生是原子核外电子发生能级跃迁的结果，包括原子吸收光谱和原子发射光谱以及原子荧光等。原子吸收光谱：原子核外价电子吸收光子能量构成的光谱。原子发射光谱：原子核外价电子发射光子构成的光谱。. 原子吸收光谱法：是基于物质所产生的基态原子对光源发出的该种元素的特征波长的光的吸收作用来进展定量分析的方法。10.1 原子吸收光谱法.原子吸收光谱分析的根本过程：1由该元素的锐线光源发射出特征辐射；2试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态原子；3当元素的特征辐射经过该元素的气态基态原子区时，部分光被蒸气中基

2、态原子吸收而减弱，经过单色器和检测器测得特征谱线被减弱的程度，即吸光度，根据吸光度与被测元素的浓度成线性关系，从而进展元素的定量分析。.原子吸收分析有什么用？ 可测定的元素多，空气-乙炔火焰可测36种元素，N2O-乙炔火焰可测33种元素，间接测定法可测16种元素，共可测70多种元素。主要为金属元素含量的定量测定，包括部分非金属S、P等普通不进展定性。.原子吸收光谱法的仪器安装. 原子吸收分光光度计主要由四部分组成，即光源、原子化系统、分光系统和检测系统四个部分。如下图：.光源空心阴极灯光源的功能是发射被元素基态原子所吸收的特征共振线。对光源的根本要求是：发射线强度大，稳定性好，背景小，寿命长。

3、空心阴极灯又称元素灯是能满足要求的锐线光源，运用很广。.空心阴极灯. 它是一个封锁的气体放电管。用被测元素纯金属或合金制成圆柱形空心阴极，用钨或钛、锆做成阳极。灯内充Ne或Ar惰性气体，压力为数百帕。.光源任务原理： 当灯的正负极加以400V电压时，便开场辉光放电。这时电子分开阴极，在飞向阳极过程中，遭到阳极加速，与惰性气体原子碰撞，并使之电离。带正电荷的惰性气体从电场获得动能，向阴极外表撞击，将原子由晶格中溅射出来，从而产生阴极物质的共振线。由于灯内压力很低，产生的共振线是锐线光源。.原子化系统 原子化系统的作用是将试样中的待测元素转变为原子蒸气。使试样原子化的方法有：火焰原子化法和无火焰原

4、子化法。.火焰原子化法具有简单，快速，对大多数元素有较高的灵敏度和检测极限的优点，因此至今运用仍最广泛。但近年来，无火焰原子化技术有了很大改良，它比火焰原子化技术具有较高的原子化效率、灵敏度和检测极限，因此开展很快。. 火焰原子化系统是利用火焰的温度和气氛使试样原子化的安装。如下图,主要的部分有：雾化器、雾化室、熄灭器和火焰。 .火焰原子化系统主要部分引见a、雾化器 它的作用是将试液雾化，要求雾化效率高 (普通为10%30%)，雾滴细，喷雾稳定。 .雾化器 作用是进一步细化雾滴，使直径较大的雾滴进一步破碎，成为气溶胶；同时使雾滴和燃气得到充分混合同时起缓冲作用，使供应熄灭器的雾滴平稳。.c、熄

5、灭器 常用预混合式熄灭器，它是一个吸收光程较长的长缝喷灯。.d、火焰 经过火焰的熄灭作用，使试样原子化。试液与燃气在雾化室充分混合后进入火焰熄灭。.火焰法应留意问题 对于高温难熔元素如Al、B、Be、Ti、V等，采用空气乙炔火焰时灵敏度很低，可采用氧化亚氮乙炔火焰，这种火焰能到达2900oC高温，并且有大量CN、NH、C等组成的强复原气氛。.燃气与助燃气的流量比，即燃助比=燃气流量/助燃气流量，影响火焰的气氛。当燃助比小于1：6时称贫燃火焰氧化性气氛；等于1：4时称化学计量火焰；大于1：3时称富燃火焰复原性气氛。实践测定时，必需根据不同元素分析条件选择适宜的燃助比。基态原子在火焰内各部分的分布

6、是不一样的，必需使光源经过基态原子密度较大的火焰区域，因此应该调理熄灭器的高度，以获得较大的吸光度。 .火焰原子化系统的优缺陷 优点：火焰原子吸收法安装不太复杂，操作方便快速，测定精度好，曾经成为完善和定型的方法，广泛用于常规分析。.缺陷： 灵敏度还不够高。其缘由之一是雾化效率低，到达火焰的试样仅为提升量46mL/min的10%，大部分试液排泄掉了。缘由之二是火焰气氛的稀释作用和高速熄灭限制了灵敏度的提高。这些作用不但使原子化效率低而且使基态原子在吸收区内停留的时间很短约10-3s。 耗费试液普通为0.51mL。对于数量很少的试样如血液、活体组织等的分析，遭到限制。 不能直接分析固体试样。 .

7、3、无火焰原子化法 无火焰原子化技术以高温石墨炉开展最迅速，并且在实践分析中得到广泛运用。 .原子化过程原子化过程分为枯燥、灰化去除基体、原子化、净化去除残渣 四个阶段，待测元素在高温下生成基态原子。.石墨炉法石墨管 热解涂层管 平台石墨管进样体积 520L加热程序 维护气体 Ar(99.9%) 步骤目的温度()时间(s)干燥除去溶剂溶剂沸点10 30灰化除去基体条件实验10 30原子化生成原子手册3 7空烧消除记忆原子化温度3 7.石墨炉原子化法的优缺陷 优点： 检出限很低，对许多元素的测定比火焰法低23个数量级。 试样用量少，每次测定仅需5-100uL。 可以在原子化器内处置很大的试样，便

8、于经过控制升温条件，提高测定的选择性和灵敏度。能直接进展粘度很大的样液、悬浮液和固体样品的分析.石墨炉原子化法的优缺陷 缺陷： 由于干扰大，必需有扣除背景安装，设备比火焰法复杂、昂贵； 测定的精细度较差相对偏向约等于4-12%； 分析所需的时间比火焰法要长等。.高温石墨炉原子化法三高温石墨炉原子化安装及任务原理 无火焰原子化器安装有多种，主要对电热高温石墨管原子化器作一简单引见。构造图 构造图 .高温石墨炉原子化法四主要组成部分： 石墨管。是放置试样并进展加热的容器。 炉体及维护安装。包括石墨接触锥、惰性气体维护和水冷维护安装。 电源。是一独立安装，能向炉体提供低压8-12V、大电流300-4

9、50A的交流电流。.高温石墨炉原子化法五整个程序步骤： 枯燥。目的是蒸发除去溶剂，或样品中挥发性较大的组分。 灰化。目的是在不损失被测元素的前提下，将沸点较高的基体蒸发除去，或是对脂肪和油等基体物质进展热解。 原子化。施加大功率于石墨炉上，使待测残渣遭到忽然的功率脉冲，从而原子化。 净化。用较高温度除去残留在管内的残渣。 .5.其他原子化方法低温原子化方法 主要是氢化物原子化方法，原子化温度700900 C ； 主要运用于：As、Sb、Bi、Sn、Se、Pb、Ti等元素 原理：在酸性介质中，与强复原剂硼氢化钠反响生成气态氢化物。例 AsCl3+4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3

10、 +4NaCl +4HBO2+13H2 将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原子化器中检测。 特点：原子化温度低 ； 灵敏度高对砷、硒可达10-9g；基体干扰和化学干扰小； .原子吸收定量分析方法 常用的方法有规范曲线法、规范参与法等。1 规范曲线法 在适宜的浓度范围内，配制一系列浓度不同的规范溶液，依次在原子吸收光谱仪上测定其吸光度A，再以吸光度为纵坐标，以待测元素的浓度或含量为横坐标绘制规范曲线，然后根据待测样品的峰高(或吸光度)，从规范曲线上查得其相应的浓度或含量。.原子吸收定量分析方法适用于测定与规范溶液组成相近似的批量试液，但由于基体及共存元素的干扰，其分析结果往往会产生

11、一定的偏向。.2、规范参与法 是将规范溶液参与到试液中进展测定的一种定量分析方法。 取四五份等体积的试液，从第二份开场分别按比例参与不同量的待测元素的规范溶液，然后用溶剂定容到一样的体积,测定各溶液的吸光度。. 以吸光度A对各溶液中规范溶液的浓度作图，把曲线外推至横轴，原点到相交处的截距即为待测元素的浓度Cx。 由于每个溶液都含有一样量的试样，可以消除基体效应的干扰，适用于基体未知，成分复杂的试液。 .测定要点： Cu()-EDTA + PAN + Al() Cu()-PAN + Al()-EDTA间接火焰原子吸收光谱法 1. pH: 4.05.0 2. 萃取Cu()-PAN 3. 测定水样中

12、剩余铜，间接求的铝的含量。.原子发射光谱 原子发射光谱分析法atomic emission spectroscopy ，AES：元素的原子在外界能量的作用下，获得能量而使其外层电子从低能级的基态跃迁到较高能级的激发态，激发态的原子很不稳定，前往到基态时，以光的方式释放能量，发射出特征光谱，根据特征光谱进展定性、定量的分析方法。.激发源:.电感耦合等离子体原子发射光谱Inductively Coupled Plasma-atomicEmission Spectrometry, ICPAES.AES分析原理 formation of atomic emission spectra 在正常形状下，元

13、素处于基态，元素在遭到热火焰或电电火花激发时，由基态跃迁到激发态，前往到基态时，发射出特征光谱线状光谱；特征辐射基态元素M激发态M*热能、电能E.一电感耦合等离子体原子发射光谱法.等离子体的构造表示图 预热区在电感线圈上方进展观测Induction Zone初始发射区正常分析区 等离子体尾焰 不同的样品和基体导致等离子体的构造会有一些变化，所以经常需求根据样品来调整观测的最正确位置，以获得最大的灵敏度，防止背景干扰.ICPAES法仪器安装仪器的根本构造激发源(ICP)-分光系统(单色器)-检测器 高频发生器 光栅 光电转换 炬管外套高频线圈 中阶梯光栅 MS 进样系统.ICP-AES的特点:由

14、于ICP光源的出现为原子发射光谱带来了革命性的变化，ICP几乎成为了原子发射光谱的代名词。(1)可多元素同时检测 各元素同时发射各自的特征光谱；(2)分析速度快 试样不需处置，同时对几十种元素进展定量分析(光电直读仪)；(3)选择性高 各元素具有不同的特征光谱；(4)检出限较低 100.1gg-1(普通光源)；ngg-1(ICP(5)准确度较高 5%10% (普通光源； 1% (ICP) ；(6)ICP-AES性能优越 线性范围46数量级，可测高、中、低不同含量试样； .1.电感耦合等离子体原子发射光谱法原理：试样经雾化后，被氩载气带入电感耦合等离子体焰距，试样中组分被原子化、电离、激发，以光的方式发射出能量。不同元素发射不同波长的特征光谱可定性；元素含量不同时，发射特征光的强弱不同可定量。2.间接火焰原子吸收法3.分光光度法铝.汞日本水俣病一双硫腙分光光度法二冷原子吸收法 三冷原子荧光法.冷原子吸收法 1、方法原理冷原子吸收测汞仪任务流程N2或空气还原瓶干燥器吸收池汞灯光电倍增管放大器指示表记录仪流量计脱汞阱抽气泵253.7nm.冷原子荧光法原理：将水样中的汞离子复原为基态汞蒸气，吸收253.7nm的紫外光后，被激发而产生特征共振荧光，在一定的测定条件下和较低的浓度范围内，荧光强度与汞浓度成正比。